Вариабельность запасов подстилки, содержания и запасов гумуса в почвах лесных биогеоценозов Звенигородской биостанции

М.А.Подвезенная, И.М.Рыжова, Н.Е.Первова, Н.Г.Кузьмина

Факультет почвоведения МГУ

В настоящее время проблема оценки содержания и запасов органического вещества почв приобрела особую актуальность в связи с глобальными климатическими изменениями, динамика которых в значительной мере зависит от отклика на них органического вещества почв. Запасы почвенного углерода изменяются в очень широких пределах в зависимости от биоклиматических, литологических и геоморфологических условий. Для получения качественных оценок уровня накопления почвенного углерода в региональном и глобальном масштабе необходимы знания закономерностей его пространственного распределения. На вариабельность почвенных свойств в лесных биогеоценозах большое влияние оказывает структура растительного покрова (Дылис, 1969; Карпачевский, 1977; Морозова, 1982; Дмитриев и др., 1999; Hokkanen, et al, 1995 и др.).

В данной работе обсуждаются результаты изучения пространственной вариабельности мощности и запасов подстилок, содержания и запасов органического вещества в верхних минеральных горизонтах почв лесных биогеоценозов Звенигородской биостанции и их зависимость от структуры растительного покрова.

Исследования проводились на территории Звенигородской биостанции МГУ в ельнике на сильноподзолистой легкосуглинистой почве на маломощных покровных суглинках, подстилаемых флювиогляциальными песками, и березняке (с елью во втором ярусе) на дерново-сильноподзолистой легкосуглинистой почве на маломощных покровных суглинках, подстилаемых флювиогляциальными песками. Отбор образцов проводился методом заложения трансект. От ствола одного дерева до ствола другого по прямой линии закладывалось по 5-6 точек: у ствола, в середине проекции кроны и одна-две точки в межкроновом пространстве (окне). На этих площадках измерялась мощность подстилки, отбирались образцы размером 25×25 см для определения ее запасов, а также почвенные образцы из верхних минеральных горизонтов. В ельнике - из горизонта АЕ (0-5 см) и верхней части горизонта Е (5-10 см); в березняке из горизонтов А и Е. Для определения плотности из верхнего горизонта образцы отбирались буровым методом. В еловом лесу выделено 4 парцеллы в соответствии с доминантной напочвенной растительностью. В каждой парцелле закладывалось по 3 трансекты. Так как на мертвопокровном участке ельника не было окон, случайным образом было заложено 7 пробных площадок под кронами и 7 - у стволов деревьев. В березняке в единственной парцелле было заложено 5 трансект. Примем следующие обозначения: Т1 и Т5 - пространство у ствола, Т2 и Т4 - подкроновое пространство, Т3 - межкроновое пространство.

Содержание органического углерода в образцах из минеральных горизонтов почвы определялось по методу Тюрина.

Все рассмотренные показатели характеризуются высокой вариабельностью (табл.). Зависимость вариабельности мощности и запасов подстилки, а также содержания и запасов гумуса в верхних минеральных горизонтах почв от типа биогеоценоза и парцеллярной структуры оценивали с помощью дисперсионного анализа.

Наименьшие значения мощность и запасы подстилки имеют в кисличной и мертвопокровной парцеллах, максимальные - в зеленомошной. Внутрипарцеллярная вариабельность этих показателей в кисличной и мертвопокровной парцеллах ниже, чем внутрибиогеоценозная, а в черничной, осоковой и зеленомошной парцеллах сравнима с ней.

Таблица

Пространственная вариабельность мощности и запасов подстилки, содержания и запасов углерода верхних минеральных горизонтов почв лесных биогеоценозов Звенигородской биостанции

Экосистема

Показатели

N

Среднее

Минимум

Максимум

Станд. отклон

Коэф. вар.

Ельник

Содержание Сорг в 0-5 см, %

76

3,01

1,22

6,57

1,0

34,1

Содержание Сорг в 5-10 см,%

76

1,10

0,55

2,14

0,4

31,3

Запас Сорг в
0-5 см, т/га

76

15,68

7,87

31,87

4,8

30,4

Запас Сорг в
5-10 см, т/га

76

5,77

3,22

11,45

1,7

28,9

Запас Сорг в 0-10 см, т/га

76

21,45

13,42

38,90

5,5

25,5

Мощность подстилки, см

76

3,8

0,5

13,0

2,7

70,4

Запас подстилки, т/га

76

40

3

143

33,5

84,5

Березняк

Содержание Сорг в 0-5 см, %

30

2,83

2,43

3,51

0,3

9,4

Содержание Сорг в 5-10 см, %

30

1,84

1,22

2,46

0,4

20,0

Запас Сорг в
0-5 см, т/га

30

11,69

6,67

16,59

2,6

22,3

Запас Сорг в 5-10 см, т/га

30

7,86

4,72

13,66

2,2

27,5

Запас Сорг в 0-10 см, т/га

30

19,55

11,53

30,14

4,2

21,7

Мощность подстилки, см

30

2,3

0,5

6,0

1,7

75,0

Запас подстилки, т/га

30

13

2

36

8,5

65,7

По вариабельности содержания и запаса гумуса в верхних минеральных слоях почвы сравниваемые парцеллы не различаются (дисперсии однородны). По содержанию гумуса в горизонте АЕ парцеллы образуют следующий ряд: осоковая ~ черничная > зеленомошная > кисличная > мертвопокровная. Для запасов Сорг в слое 0-5 см этот ряд выглядит следующим образом: осоковая > зеленомошная > черничная > кисличная > мертвопокровная. Для слоя 0-10 см рассмотренные закономерности повторяются, только запасы углерода в кисличной и мертвопокровной парцеллах становятся почти одинаковыми, а в мертвопокровной немного выше. В слое 5-10 см (горизонт Е) содержание и запас гумуса не зависит от типа парцеллы.

Рассмотреные свойства почвы, как правило, закономерно меняются с удалением от дерева-эдификатора, что наиболее четко прослеживается для мощности подстилки (максимум у ствола, минимум в окне). Это объясняется тем, что накопление подстилки тесно связано с характером поступления опада и условиями его разложения. Такой же вид распределения характерен и для запаса подстилки, однако в некоторых случаях эта зависимость нарушается, что обусловлено изменчивостью плотности подстилки.

Зависимость содержания углерода в верхних минеральных горизонтах почвы от местоположения в трансекте выражена гораздо слабее, чем для мощности и запасов подстилки, тем не менее, четко прослеживается следующая тенденция: средние значения содержания Сорг для точек в ряду окно - крона - у ствола закономерно увеличивается.

Внутрибиогеоценозная вариабельность запасов подстилки и содержания и запасов гумуса в слое 0-5 см в ельнике выше, чем в березняке, а запас Сорг в слое 5-10 см более изменчив в березняке, чем в ельнике. Мощности подстилок, содержание гумуса в слое 5-10 см и запас гумуса в слое 0-10 см характеризуются одинаковой изменчивостью. С глубиной вариабельность запасов Сорг в ельнике почти в два раза падает, а в березняке эти показатели близки.

Литература

Дмитриев Е.А., Рекубратский И.В., Горелова Ю.В., Витязев В.Г. 1999. К организации свойств почвенного покрова под елями. Структурно-функциональная роль почвы в биосфере. М. С. 59-69.

Дылис Н.В. 1969.Структура лесного биогеоценоза. М.

Карпачевский Л.О. 1977. Пестрота почвенного покрова в лесном БГЦ. М.

Морозова Р.М. 1982. Морфологическое строение почв сосновых биогеоценозов.. Генезис и свойства песчаных почв Карелии. Л.

Hokkanen Timo J., Jarvienen Erkki, Kuuluvainen Timo. 1995. Properties of top soil and the relationship between soil and trees in a boreal Scots pine stand. Silva Fennica, vol.29.